Question

分氨氣是中學化學中常見的氣體，其用途廣泛。
（1）實驗室制取氨氣的化學方程式是                                      。
（2）工業上氨氣可以由氫氣和氮氣合成。 

①該反應的熱化學方程式是                                             。
②簡述一種檢查氨氣是否泄露可采用的化學方法：                         。
（3）下表是當反應器中按n(N₂):n(H₂)=1:3投料后，在200℃、400℃、600℃下，反應達到平衡時，混合物中NH₃的物質的量分數隨壓強的變化曲線。

①曲線a對應的溫度是       。
②關于工業合成氨的反應，下列敘述正確的是       (填字母)。
A. 及時分離出NH₃可以提高H₂的平衡轉化率
B. 加催化劑能加快反應速率且提高H₂的平衡轉化率
C. 上圖中M、N、Q點平衡常數K的大小關系是K(M)=" K(Q)" >K(N)
③ M點對應的H₂轉化率是              。
（4）工業制硫酸的尾氣中含較多的SO₂，為防止污染空氣，回收利用SO₂，工業上常用
氨水吸收法處理尾氣。
① 當氨水中所含氨的物質的量為3 mol ，吸收標準狀況下44.8 L SO₂時，溶液中的溶
質為                                 。
② (NH₄)₂SO₃顯堿性，用化學平衡原理解釋                                    。
③ NH₄HSO₃顯酸性。用氨水吸收SO₂，當吸收液顯中性時，溶液中離子濃度關系正確
的是       (填字母)。
a．c(NH₄^＋) = 2c(SO₃^2－) ＋ c(HSO₃^－)   
b．c(NH₄^＋)> c(SO₃^2-)> c(H⁺)= c(OH^-)
c．c(NH₄^＋)+ c(H⁺)= c(SO₃^2-)+c(HSO₃^-)+c(OH^-)
（5）氨氣是一種富氫燃料，可以直接用于燃料電池，下圖是供氨水式燃料電池工作原理：

①氨氣燃料電池的電解質溶液最好選擇      (填“酸性”、“堿性”或“中性”)溶液。
②空氣在進入電池裝置前需要通過過濾器除去的氣體是                。
③氨氣燃料電池的反應是氨氣與氧氣生成一種常見的無毒氣體和水，該電池的電極總反應是                         ，正極的電極反應方是                          。

Answer 1

（1）2NH₄Cl +Ca(OH)₂△2NH₃↑+CaCl₂ +2H₂O  (1分)
（2）①N₂(g) +3H₂(g) 2NH₃(g)   H= －93.36 kJ/mol (1分)
②將濕潤的紅色石蕊試紙接近容器，觀察試紙是否變藍，如果變藍說明有氨氣泄露。(或蘸取濃鹽酸接近容器，觀察是否有白煙生成，如果有白煙生成說明管道泄露。) (1分)
（3）① 200℃(1分)     ② AC(1分)    ③ 75%(1分)
（4）① (NH₄)₂SO₃和NH₄HSO₃(1分)
② NH₄⁺ + H₂ONH₃·H₂O + H⁺   SO₃^2－+H₂OHSO₃^－+ OH^－,SO₃^2－水解程度大于NH₄⁺的水解程度使溶液中c(OH^-) > c(H⁺)，溶液呈堿性。(1分)
③ a  b(2分)
（5）①堿性(1分  ②CO₂(1分) ③ 4NH₃+ 3O₂= 2N₂ + 6H₂O (1分) 
3O₂ + 12e^－+ 6H₂O = 12OH^－(1分)或  O₂ + 4e^－+ 2H₂O = 4OH^－

試題分析：（1）實驗室制取氨氣的化學方程式是2NH₄Cl +Ca(OH)₂△2NH₃↑+CaCl₂ +2H₂O。
（2）①該反應的△H="945" kJ/mol+3×(436 kJ/mol)-6×(－391.06 kJ/mol)=－93.36 kJ/mol。
②檢查氨氣是否泄露有：將濕潤的紅色石蕊試紙接近容器，觀察試紙是否變藍，如果變藍說明有氨氣泄露。(或蘸取濃鹽酸接近容器，觀察是否有白煙生成，如果有白煙生成說明管道泄露。
（3）①曲線a的NH₃的物質的量分數最大，而合成氨為放熱反應，故對應的溫度最低，是200℃。
②A.及時分離出NH₃可以使平衡正向移動，可以提高H₂的平衡轉化率；
B. 加催化劑能加快反應速率，但不能破壞破壞，不能提高H₂的平衡轉化率；
C.合成氨為體積縮小的反應，壓強越高平衡常數K越大，故K(M)=" K(Q)" >K(N)。
③N₂(g) +3H₂(g) 2NH₃(g)
1    3            0
變化:1x  3x            2x
M點對應 =60%，H₂轉化率75%。
（4）① 當氨水中所含氨的物質的量為3 mol ，吸收標準狀況下44.8 L即2molSO₂時，溶液中的溶
質含NH與S的個數比為3:2，故是1:1的(NH₄)₂SO₃和NH₄HSO₃。
② (NH₄)₂SO₃顯堿性，是SO水解的緣故。
③ NH₄HSO₃顯酸性。用氨水吸收SO₂，當吸收液顯中性時，
a．因為c(NH₄^＋)+ c(H^＋)= 2c(SO₃^2－) ＋ c(HSO₃^－)+ c(OH^－)，中性得出c(NH₄^＋) = 2c(SO₃^2－)＋ c(HSO₃^－)；
b．NH為鹽直接電離的離子，SO是HSO電離的離子，即c(NH₄^＋)> c(SO₃^2-)；
c．由電荷守恒：c(NH₄^＋)+ c(H⁺)="2" c(SO₃^2-)+c(HSO₃^-)+c(OH^-)
（5）③氨氣燃料電池的反應是氨氣與氧氣生成一種常見的無毒氣體是N₂和水，即4NH₃+ 3O₂= 2N₂ + 6H₂O，正極的電極反應方是O₂ + 4e^－+ 2H₂O = 4OH^－